复合材料棒的制备制造技术

制备复合材料棒。本发明专利技术涉及一种由钎焊材料和包含金属陶瓷的片材制造复合材料棒的方法。所述方法包括对片材的表面进行刻痕以产生至少一条局部应力线和随后使片材沿局部应力线断裂，从而产生多个金属陶瓷块。可以将金属陶瓷块与钎焊材料结合以制造复合材料棒。在特定实施方案中，片材可以是使用的金属陶瓷切割刀片。

Preparation of composite rods

Preparation of composite rods. The invention relates to a method for manufacturing composite rods from brazing materials and sheets containing cermet. The method includes making a notch on the surface of a sheet to produce at least one local stress line and subsequently causing the sheet to fracture along the local stress line, thereby generating a plurality of cermet blocks. Cermet blocks can be combined with brazing materials to produce composite rods. In a particular implementation, the sheet material may be a cermet cutting blade used.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合材料棒的制备
本专利技术涉及用于工具硬面的复合材料棒，所述工具包括但不限于用于油气钻探工业的井下工具。
技术介绍
通过在工具表面上施加硬涂层将工具硬面处理是众所周知的，所述工具预计将承受诸如地质构造之类的磨蚀表面或切割诸如金属之类的硬质材料。这提高了工具的使用寿命。用于硬面化的涂层通常包括诸如碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)或多晶金刚石(PCD)的硬金属陶瓷材料块体和润湿硬质材料和待硬面化的表面的钎焊材料，由此将硬质材料附着在表面上。一种特别节约成本的硬面化方法涉及使用具有嵌入钎焊材料基质内的金属陶瓷块的复合材料棒。这种复合材料棒可放置在待硬面化的表面上方并加热至钎焊材料的熔化温度以上(例如使用氧乙炔焊炬)，以使得钎焊材料和金属陶瓷块在钎焊材料再固化之前流动到表面上。期望的是将硬质材料块规律地确定尺寸。对于某些应用，也希望它们具有锋利的边缘，因此硬面化处理具有磨蚀性质。例如，这可能对于在井下应用中切割井眼的金属套管的铣削工具有用。对于其他应用来说，块体可以形状更圆且更小，以使得硬面化的表面简单更耐磨。耐磨表面用于井下钻探设备和农业设备，如犁剪(ploughshears)，即与地质构造结合的部件。具有预成型的四面体碳化钨块的复合材料棒可从Cutting&WearResistantDevelopmentsLtd以商品名Sharkstooth获得。然而，对预成型的WC块的要求使得这些棒生产相对昂贵。复合材料棒也使用从废弃机加工刀头等中取出的碳化钨块制造。这些块体是通过在机械破碎机中压碎刀头，然后筛分其产物以获得大致相同尺寸的部分来实现的。然而，这一过程导致原料产品浪费约70％，因为许多被粉碎成不能使用的小碎片。本专利技术试图至少部分地减轻现有技术的问题。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种由钎焊材料和包含金属陶瓷的片材制造复合材料棒的方法，所述方法包括：对金属陶瓷片的表面进行刻痕以产生至少一条局部应力线；使片材沿局部应力线断裂，从而产生多个金属陶瓷块；和将金属陶瓷块与钎焊材料结合以制造复合材料棒。该方面提供了一种方便的方法，用于将金属陶瓷片破碎成预定尺寸和形状的块体，该方法浪费很少。另一方面，本专利技术提供了一种使用包含金属陶瓷的片材将待硬面化的表面硬面化的方法，所述方法包括：对片材的表面进行刻痕以产生至少一条局部应力线；使片材沿局部应力线断裂，从而产生多个金属陶瓷块；和将金属陶瓷块钎焊到待硬面化的表面上。可选地，在将金属陶瓷块钎焊到待硬面化的表面之前，可将金属陶瓷块点焊到待硬面化的表面上。在一个实施方案中，对表面进行刻痕的行为导致片材的至少一部分开裂并最终断裂而不施加进一步的外力。该实施方案提供了金属陶瓷片快速破裂成金属陶瓷块。在一些实施方案中，通过施加外力使片材的至少一部分沿着局部应力线断裂。对片材进行刻痕并随后施加外力可有助于片材的可预见的断裂。可选地，外力包括机械破碎机或压力机的作用。机械破碎机或压力机可以是具有附接到其上的凿子的液压压力机或气动压力机。这允许压力机沿着希望断裂切割刀片(cuttingtips)的轴施加力。通过在部件上提供所述局部应力线，即使它不直接由此断裂，一旦施加相对较小的力，片材不仅断裂而且沿着局部应力线断开。因此，需要很小的力，从而节省了操作破碎机所使用的能量，并且沿着除局部应力线之外的线发生的片材断裂更少，由此减少了原材料的浪费。在另一个实施方案中，在金属陶瓷片中产生热应力，由此至少有助于使片材沿着局部应力线断裂。可选地，通过激光产生热应力。在一个实施方案中，金属陶瓷包含碳化钨。在另一个实施方案中，金属陶瓷包含碳化钛。任选地，包含金属陶瓷的材料还包括金属陶瓷表面上的超硬材料。这种超硬材料可以提供特别好的耐磨性和耐磨蚀性。进一步可选地，超硬材料包括多晶金刚石(PCD)或立方氮化硼(CBN)。在一个实施方案中，对片材进行刻痕由第一激光器实现。可选地，第一激光器可以是CO2激光器或二极管激光器。在一个实施方案中，热应力至少部分地由不同于所述第一激光器的第二激光器产生。该实施方案可能会增加金属陶瓷片断裂而不需要施加外力的可能性。此外，可以同时施加第一和第二激光器，由此减少将金属陶瓷片断裂成多个金属陶瓷块所需的时间。在一个实施方案中，第一激光器的功率在1和3kW之间。优选地，第一激光器的功率在1.9和2.5kW之间。刻痕可以以在10和30mm/s之间的速度进行。优选地，刻痕以在10和20mm/s之间或15和25mm/s之间的速度进行。可选地，激光的点宽度在0.1mm和0.6mm之间在一个实施方案中，对金属陶瓷片进行刻痕通过将片材装载到激光装置的工作台上，将激光引导到工作台上并相对于激光移动工作台来实现。可选地，金属陶瓷片包括使用过的机加工刀头。根据本专利技术的另一方面，提供了一种根据上述方法制造的复合材料棒，其中复合材料棒包括金属陶瓷块，所述金属陶瓷块具有沿着其至少一个边的刻痕线。可选地，刻痕线包括激光刻痕线的残留物。激光刻痕线的残留物可以包括沿着块的边缘的已经熔化并重新固化的区域。附图说明通过举例的方式，参考附图在下文中进一步描述本专利技术的实施方案，其中：图1是用于在本专利技术的一个实施方案中制造复合材料棒的方法中使用的切割刀片的透视图；图2是图1所示的切割刀片的横截面；图3是用于在本专利技术的一个实施方案中制造复合材料棒的方法中的激光装置；和图4是用于在本专利技术的一个实施方案中制造复合材料棒的方法中的破碎机。具体实施方式具有预定尺寸和形状的金属陶瓷块的复合材料棒的生产可以通过使用再循环的金属陶瓷，例如回收的WC，而更加节约成本实施。然而，回收的WC在复合材料棒中通常使用的尺寸中并不普遍，所以有必要将回收的WC片材破碎成尺寸适合于复合材料棒的较小的块体。这可以通过简单地破碎WC片材并筛分得到的碎WC来分离所需尺寸的块体来实现。但是，这种方法已被发现导致巨大浪费。图1示出金属陶瓷片，其是用于加工工具(未示出)的用过的切割刀片10。切割刀片10是金属切割级WC的通常立方体片，其包含在金属基质材料中的WC晶粒。金属基质材料可以是钴。刀片10具有穿过立方体的最大面的中心的圆柱形孔14。在所示的实施方案中，尺寸A和B是19mm，尺寸C是6.35mm，尺寸R是7.9mm。因此，切割刀片10比传统复合材料棒中使用的WC块体大一些，所以在可用于制造复合材料棒之前，需要将刀片10破碎成较小的块体。尽管在图1中示出了使用过的碳化钨切割刀片，但本领域技术人员将理解，本专利技术适用于各种其他金属陶瓷片材，包括碳化钛或碳化铬切割刀片，或者不是切割刀片的碳化钨、碳化钛、碳化铬的片材。这些片材可能是新的或回收的。本专利技术的方法也适用于其中嵌入超硬材料的金属陶瓷切割刀片或其他金属陶瓷片材。例如，本专利技术适用于具有附着到其全部或部分表面的立方氮化硼(CBN)或多晶金刚石(PCD)层的金属陶瓷片。这种片材可以是在所述刀片的切割表面的一个或多个角上具有CBN或PCD的新的或再循环的切割刀片。应该理解的是，上面给出的尺寸，甚至整个说明书中的尺寸都是非限制性的例子。还应该理解，基本上任何形状的金属陶瓷片都可以用作本专利技术方法的一部分；图1中所示的切割刀片10仅仅是切割刀片的一种常见形状，并且本领域技术人员将意识到各种其他形状也是可用的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由钎焊材料和包含金属陶瓷的片材制造复合材料棒的方法，所述方法包括：对片材表面进行刻痕以产生至少一条局部应力线；使片材沿局部应力线断裂，从而产生多个金属陶瓷块；和将金属陶瓷块与钎焊材料结合以制造复合材料棒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.09 GB 1519765.01.一种由钎焊材料和包含金属陶瓷的片材制造复合材料棒的方法，所述方法包括：对片材表面进行刻痕以产生至少一条局部应力线；使片材沿局部应力线断裂，从而产生多个金属陶瓷块；和将金属陶瓷块与钎焊材料结合以制造复合材料棒。2.根据权利要求1所述的方法，其中对表面进行刻痕的行为导致片材的至少一部分开裂并最终断裂而不施加进一步外力。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中通过施加外力使片材的至少一部分沿着局部应力线断裂。4.根据权利要求3所述的方法，其中外力包括机械破碎机或压力机的作用。5.根据权利要求1所述的方法，其中在金属陶瓷片中产生热应力，由此至少有助于使片材沿着局部应力线断裂。6.根据权利要求5所述的方法，其中借助于激光产生热应力。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述金属陶瓷包括碳化钨。8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述金属陶瓷包括碳化钛。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中包含金属陶瓷的材料还包括在金属陶瓷表面上的超硬材料。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述超硬材料包括多晶金刚石(PCD)或立方氮化硼(CBN)。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述片材的刻痕由第一激光器实现。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一激光器包括CO2激光器。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一激光器包括二极管激光器。14.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·拉塞尔，
申请(专利权)人：切割和耐磨损发展有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB